[发明专利]一种用于锂离子电池极片的涂布干燥方法和装置

说明书

本发明公开了一种用于锂离子电池极片的涂布干燥方法和装置，属于锂离子电池极片加工制造领域，其中方法的实现包括：首先，将浆料涂布在锂离子电池极片上，所述浆料包括粘结剂和溶剂；然后，采用随时间递减的干燥速率蒸发掉锂离子电池极片上的溶剂；最后，干燥完成，粘结剂在锂离子电池极片上分布均匀。本发明通过采用随时间递减的干燥速率蒸发掉锂离子电池极片上的溶剂，优化涂布干燥工艺，提高粘接剂在极片上的分布均匀性，有助于提高锂离子电池性能。

技术领域

本发明属于锂离子电池极片加工制造领域，更具体地，涉及一种用于锂离子电池极片的涂布干燥方法和装置。

背景技术

锂离子电池作为目前广泛使用的一种绿色化学电源，具有电压高、寿命长、能量密度大、污染较小的优点，其由正负极极片、电解质、薄膜、外壳等组成，作为锂离子电池的核心部件，正负极极片直接影响电池性能。

正负极极片主要的组成成分包括活性物质(正极一般为锂盐，负极一般为石墨)、粘接剂(PVDF)、导电剂(炭黑)等，其中粘接剂主要将各活性物质颗粒、活性物质颗粒与集流体粘接在一起，直接影响极片的粘接强度和孔隙率分布，当极片的粘接强度较低时，容易造成活性物质脱落等缺陷，影响电池容量和安全性，而孔隙率的分布情况直接影响离子在活性物质间的传输速度，从而影响电池阻抗及其充放电速率，因此，粘接剂的分布对锂离子电池的电化学性能具有非常大的影响，通过控制极片中的粘接剂分布可有效提高锂离子电池性能。

极片的制造过程主要包括浆料搅拌，涂布，辊压和分切，粘接剂的分布主要由极片制造过程中的涂布干燥工艺决定，在极片干燥过程中，由于溶剂的蒸发作用和粘接剂浓度梯度导致的扩散作用，将诱导粘接剂在极片产生迁移，最终形成粘接剂在极片截面上的分布情况，在工业生产常见的涂布干燥过程中，为了缩短干燥时间降低能源消耗，经常采用不合理的干燥速率，容易导致粘接剂分布不均匀，典型的如粘接剂富集在极片表面，而集流体和浆料涂层的界面处却很少，这样不均匀的粘接剂浓度梯度分布造成极片粘接强度过低，从而造成涂层脱落等缺陷。

由此可见，现有的涂布干燥方法存在粘接剂在极片上的分布不均匀、导致锂离子电池性能降低的技术问题。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种用于锂离子电池极片的涂布干燥方法和装置，由此解决现有的涂布干燥方法存在粘接剂在极片上的分布不均匀、导致锂离子电池性能降低的技术问题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种用于锂离子电池极片的涂布干燥方法，包括：

首先，将浆料涂布在锂离子电池极片上，所述浆料包括粘结剂和溶剂；

然后，采用随时间递减的干燥速率蒸发掉锂离子电池极片上的溶剂；

最后，干燥完成，粘结剂在锂离子电池极片上分布均匀。

进一步地，随时间递减的干燥速率为：

其中，0≤t≤t_end，γ(t)为t时刻的干燥速率，t_end为总干燥时长，γ₀为在总干燥时长下进行干燥时的恒定干燥速率。

进一步地，随时间递减的干燥速率为：

其中，0≤t≤t_end′，γ(t)为t时刻的干燥速率，t_end′为新的干燥时长，t_end为总干燥时长，γ₀为在总干燥时长下进行干燥时的恒定干燥速率。

进一步地，涂布干燥方法还包括：

在蒸发掉锂离子电池极片上的溶剂时，使用粘结剂分布模型监控粘结剂在锂离子电池极片上分布情况。